Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Инжиниринг объектов интеллектуальной энергетической системы. Проектирование. Строительство. Бизнес и управление

13.5. Модель технической эффективности и надежности электростанции, группы точек поставки

В случае выбора ПН для электростанции, как и для энергоблока, принимается ее модель по [21.14]. При этом, хотя в документе [21.14] говорится об изделиях, применение его к ТС представляется оправданным, так как любые требования к надежности в данном документе сводятся к ПН но ГОСТ 27.004—85. В дальнейшем в качестве технологической системы (подсистемы) с точки зрения надежности рассматривается и ГТП, так как именно в отношении этого рыночного понятия проводится планирование и отчетность на ОРЭМ, возникают финансовые обязательства и требования субъектов рынка.

Модель ТЭС имеет те же характеристики, что и для оборудования и энергоблоков, (см. § 13.4 и табл. 13.1).

Отличие состоит только в и. 3.3.2, где принимается ТС вида II.

Как и при работе энергоблоков, ПН электростанции должны иметь плановые и фактические значения. Для станции также рассматриваются два вида отказов: полный и частичные. При этом полный отказ — это «посадка станции на нуль», частичный — выработка любого количества электроэнергии при недозагрузке мощности. Считается, что станция выпускает только «годную» продукцию. Показатели надежности зависят от контролируемого интервала — интервала планирования и учета Т. Все они относятся к потенциальным и фактическим возможностям выдачи электроэнергии (мощности).

Учитывая особенности торговли электроэнергией (мощностью) на ОРЭМ, принятая модель и все показатели надежности могут быть распространены на ГТП, организованные в соответствии с правилами оптового рынка (см. также табл. 13.1.).

Абсолютные показатели можно разделить на относящиеся к производительности и времени, а последние, в свою очередь, на календарные и эквивалентные (что актуально, например, для ГТУ [26.1, 26.2]). Они определяются с учетом объемов выпуска продукции (в данном случае электроэнергии) и служат как самостоятельными индикаторами надежности, так и исходными данными для вычисления относительных ПН, в частности коэффициента сохранения производительности (по ГОСТ 27.004—85) и связанных с ним показателей.

Коэффициент сохранения производительности КСП — это «отношение среднего значения объема выпуска технологической системой годной продукции за рассматриваемый интервал времени к его номинальному значению, вычисленному при условии, что отказы технологической системы не возникают». Как видно из определения, при расчете КСП оперируют со средними и номинальными значениям объемов продукции на заданном интервале времени.

Исходя из технологических особенностей производственного процесса и сложившейся практики планирования и отчетности, считаем, что КСП для электростанций, определенный в соответствии с ГОСТ 27.004—85, нуждается в уточнении и дополнении иными связанными с ним показателями.

Известны общепринятые термины, позволяющие разделять мощность генерирующего оборудования на установленную, располагаемую и рабочую. Задается КСП на некотором временном интервале планирования и отчетности Т (сутки, месяц, квартал, год). Кроме НПО введем временной интервал учета т — минимальный промежуток времени, в течение которого измеряется или рассчитывается, а также учитывается (регистрируется) товарная продукция станции. Согласно правилам оптового рынка переходного периода и целевой модели оптового рынка т = 1 ч. Кроме того, автоматизированные информационно-измерительные системы коммерческого учета электроэнергии выполняют измерения приращений электроэнергии с такой же дискретностью. Очевидно, что ИПО Тсостоит из целого числа т, а каждому т поставлено в соответствие некоторое среднее значение мощности: измеренное или оцененное в целях определения фактических значений, полученное с помощью математических методов прогнозирования для плановых значений.

Обозначим на ИПО Т планируемые средние значения мощностей: уста-

пл пл

новленной — через Р (Г), располагаемой через Р ' (Г), рабочей через —

Pj'|',(Т). На этом же интервале по результатам планирования продаж электроэнергии на различных рынках может быть определена средняя плановая торговая мощность Р™рг( Т).

Аналогично плановым величинам по результатам фактического выполнения диспетчерского графика и с учетом оперативной обстановки на станции можно определить средние значения установленной Ру (Т), располагаемой Рра'с(Т), рабочей Рраб( Т), фактической торговой Р^Д Т) мощностей.

Установленная мощность принята зависящей от ИПО Т, так как для общности предполагаются возможности вывода оборудования из эксплуатации и ввода новых мощностей на данном интервале. В дальнейшем, исходя из поставленных задач планирования и учета, будем считать, что на ИПО

С учетом вышеизложенного каждая из средних мощностей, соответствующая интервалу Г, определяется по формуле

так как Т = У, а N — число интервалов т (в нашем случае часовых), входящих в Т.

Введем следующие понятия.

Номинальный объем продукции (электроэнергии) WK{T) за интервал времени Т при условии, что отказы технологической системы (полные или частичные) не возникают и отсутствуют ограничения и разрывы мощности:

пл

Плановый располагаемый объем продукции (электроэнергии) №рж( Т) за

интервал времени Т, отличающийся от номинального на значение электроэнергии, обусловленной плановыми ограничениями и разрывами мощности:

Плановый рабочий объем продукции (электроэнергии) Т) за интервал

времени Т, определяемый при условии наличия как плановых ограничений и разрывов мощности, так и плановых (узаконенных, неизбежных) частичных отказов технологической системы, обусловленных объективными обстоятельствами:

Плановый торговый объем продукции (электроэнергии) И^рг( Т) за

ПЛ

интервал времени Т, который может отличаться от И|1аб( Т) на количество

электроэнергии, обусловленной резервированием мощности, возникновением внеплановых системных ограничений и (или) нереализованными конкурентными торговыми заявками:

Фактический располагаемый объем продукции (электроэнергии) W^ac( Т) за интервал времени Т, отличающийся от номинального на количество электроэнергии, обусловленной фактическими ограничениями и разрывами:

Фактический рабочий объем продукции (электроэнергии) И|1а5( Т) за

интервал времени Т, определяемый при условии наличия как фактических ограничений и разрывов, так и фактических частичных отказов технологической системы, обусловленных внеплановыми (аварийными) ремонтами:

Фактический торговый объем продукции (электроэнергии) W^pr( Т) за

интервал времени Т, который может отличаться от Ира-( Т) на количество

электроэнергии, обусловленной внеплановым резервированием мощности, возникновением системных ограничений и (или) реализованными или нереализованными возможностями торговли на различных рынках, в том числе и на балансирующем рынке:

Между плановыми величинами существует следующее очевидное соотношение:

Соотношение (13.12) с учетом (13.5)—(13.8) имеют вид

откуда следует важное для нормирования показателей технологической эффективности условие

Очевидно, что при планировании эффективности станции следует стремиться, чтобы (при прочих равных условиях)

Между фактическими величинами также имеют место соотношения вида (13.13):

а критерием технологической эффективности служит условие

Плановые величины, связанные с производительностью и выражающиеся формулами (13.5)—(13.8), а также их аналоги, зависящие от фактических режимов и оперативной обстановки на станции и имеющие вид (13.9)—(13.11), в принципе составляют замкнутую систему показателей технологической эффективности и надежности при планировании и отчетности. Однако для решения многих задач удобнее пользоваться относительными показателями — коэффициентами, представляющими собой отношения фактических и плановых показателей производительности станции.

Число сочетаний бинарных отношений

достаточно велико, и каждое из них

имеет определенный технологический и экономический смысл, но этот смысл зачастую лишен актуальной в современных условиях логической связности с целями функционирования ТС. Поэтому попытка нормирования и отчетности по всем возможным коэффициентам нерациональна именно с точки зрения основных требований к показателям эффективности — наглядности, значимости и простоты.

Предлагается принять следующую систему относительных показателей (коэффициентов) технологической эффективности электростанции. Каждый коэффициент (за исключением указанных случаев) может быть плановым и фактическим.

Интегральные параметры технологической эффективности и надежности на интервале учета имеют вид:

КСП плановый

КСП фактический

Как видно из (13.17), (13.18), КСП представляет собой не что иное, как широко применяемый в экономике энергетики коэффициент использования установленной мощности электростанции, т. е.

Параметр КСП^(Т) характеризует интегральный вклад плановых ограничений и разрывов мощности, плановых ремонтов и стратегии подачи заявок на конкурентном рынке в снижение станцией выработки электроэнергии по сравнению с номинальной на начало периода Т. Параметр

КСПц( Т) отражает как ситуацию с продажами электроэнергии с учетом

фактического торгового графика (на «рынке на сутки вперед») и результатов балансирующего рынка, так и сложившееся в течение интервала Т положение со сроками плановых ремонтов, проведением аварийных ремонтов и изменением в ограничениях и разрывах мощностей по сравнению с плановыми.

Выражения для целевой функции эффективности в терминах КСП™(Г), КСПц( Т) имеют вид:

Второй по значимости интегральный параметр технологической эффективности и надежности — коэффициент сохранения производительности по рабочей мощности.

На интервале учета определяются КСП по рабочей мощности:

плановый

фактический

Эти коэффициенты характеризуют степень использования рабочей мощности в отношении системы продаж компании, которая ограничивается как стратегией подачи заявок на конкурентный сектор рынка, так и действиями СО по резервированию мощности и обеспечению системной надежности. По аналогии с КИУМ данный показатель можно назвать коэффициентом использования рабочей мощности КИРМ:

Целевые функции эффективности выражаюся как

Использование резерва повышения технологической эффективности по располагаемой мощности характеризуется коэффициентом эффективности КЗ электростанции по располагаемой мощности.

На интервале учета определяются КЗ по располагаемой мощности:

плановый

фактический

Данные коэффициенты не имеют прямого отношения к надежности и характеризуют отсутствие разрывов мощности и технологических ограничений внутреннего и внешнего характера. В отличие от группы интегральных показателей технологической эффективности и надежности они указывают

на возможность увеличения

с помощью технических мероприятий. Однако данные мероприятия должны быть экономически обоснованы.

Целевые функции эффективности имеют вид:

Использование резерва повышения технологической эффективности по рабочей мощности отражается на значении КЭ электростанции по рабочей мощности. На интервале учета определяются КЭ по рабочей мощности:

плановый

фактический

Одним из интегральных показателей надежности служит коэффициент надежности КП по предоставленной рабочей мощности. На интервале учета определяются КП по предоставленной рабочей мощности:

плановый

фактический

При расчетах данных показателей можно принять, что в подавляющем числе случаев

Параметр КН является самым важным интегральным показателем с точки зрения «чистой» надежности, он выражает плановую техническую готовность станции к несению нагрузки и ее фактическую техническую готовность.

Целевые функции надежности имеют вид:

Коэффициент использования технологической системы КИТС (по ГОСТ 27.004—85) и другие показатели, связанные с интенсивностью полезного функционирования ТС, рассчитываются для заданных временных интервалов. КИТС — это отношение средней продолжительности пребывания технологической системы в работоспособном состоянии к значению номинального фонда времени за рассматриваемый интервал времени. Введем следующие определения различных состояний ТС (объекта) на временном интервале учета, равном т.

Работоспособное состояние (PC) — состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Работоспособный объект в отличие от исправного должен удовлетворять лишь тем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации, выполнение которых обеспечивает нормальное его применение по назначению. Работоспособный объект может быть неисправным.

Для сложных объектов возможны частично работоспособные состояния (ЧРС), при которых объект способен выполнять требуемые функции с пониженными показателями или лишь часть требуемых функций.

Работоспособность станции контролируется по средней мощности, рассчитываемой на одинаковых интервалах учета т.

Работоспособное состояние по установленной (номинальной) мощности (РСУМ) — состояние, в котором фактическая рабочая и установленная мощности равны:

Время пребывания в этом состоянии равно Ту(Т).

Частично работоспособное состояние по установленной (номинальной) мощности (ЧРСУМ) — состояние, в котором фактическая рабочая мощность больше нуля, но меньше установленной мощности:

Время пребывания в этом состоянии равно Тч у(Т).

Работоспособное состояние по плановой рабочей мощности (РСПРМ) есть состояние, в котором фактическая рабочая мощность больше или равна плановой рабочей:

Время пребывания в этом состоянии составляет wr)-

Частично работоспособное состояние по плановой рабочей мощности (ЧРСПРМ) — состояние, в котором фактическая рабочая мощность больше нуля, но меньше плановой рабочей мощности:

Время пребывания в этом состоянии равно Тч раб(т).

Неработоспособное состояние (НС) — состояние, в котором фактическая рабочая мощность равна нулю (станция «села на нуль» или находится в плановом полном простое). Это состояние является инверсным по отношению к работоспособному номинальному состоянию и работоспособному состоянию по плановой рабочей мощности:

Время пребывания в этом состоянии равно Тис(Т).

Учитывая вышеизложенное, можно записать временные соотношения:

Частично работоспособное состояние можно характеризовать:

  • • условным временем, состоящим из интервалов учета, уменьшенных в отношении «степени частичности», которая зависит от объема выпуска продукции, т.е. эквивалентным числом часов частично работоспособного состояния;
  • • реальным временем пребывания системы во всех частично работоспособных состояниях.

Каждое частично работоспособное состояние определяется на интервале учета т, «степень частичности» работоспособного состояния находится как отношение плановой или фактической мощности к базисной величине, в качестве которой принимается номинальная (установленная) или плановая рабочая мощность.

Рассмотрим эквивалентные временные показатели.

Эквивалентное число часов пребывания в ЧРСУМ на ИПО, равном Т, определяется по формуле

где Т= т N, а N— число интервалов т (в данном случае часовых), входящих в Т.

Если принять условие, что всюду на интервале Т то формула (13.25) будет иметь вид

Эквивалентное число часов пребывания в ЧРСПРМ на ИПО, равном Г, при вычисляется по формуле

Если принять условие, что всюду на интервале Т то формула (13.27) будет иметь вид

Только при учете плановой и фактической рабочих мощностей целесообразно введение понятия эквивалентного числа часов использования системы

по РСПРМ при :

По определению

Рассмотрим абсолютные временные показатели.

Время пребывания в РСУМ

где ./ — множество интервалов времени т., на которых Время пребывания в ЧРСУМ

где I — множество интервалов времени т-, на которых Время пребывания в РСПРМ

где К — множество интервалов времени т^, на которых Время пребывания в ЧРСПРМ

где М — множество интервалов времени тт, на которых Время пребывания в НС

где N— множество интервалов времени хп, на которых Приведем относительные показатели.

Рассмотрим КИТС в формулировке ГОСТ 27.004—85, т.е. в отношении установленной (номинальной) мощности. При этом опустим все ЧРСУМ, так как при их учете мы получаем малоинтересный результат, заключающийся в выявлении в подавляющем числе случаев полной группы вероятных событий, когда станция работает, выдавая хоть какую-то мощность.

С учетом вышеизложенного данный показатель имеет вид:

Коэффициент КИТСу(Т) характеризует степень надежности станции и совершенства системы организации ремонтов.

Целевая функция надежности имеет вид:

Аналогично КИТСу(Т) введем понятие коэффициента использования технологической системы по плановой рабочей мощности, который имеет смысл только после фактического прохождения режима:

Коэффициент КИТСра6(Т) показывает, как выполняется задание по плановой рабочей мощности с учетом эксплуатационной надежности. Он является более реалистичным и представительным показателем, чем КИТСу(Т).

Целевая функция надежности имеет вид:

Эквивалентный коэффициент частичного использования технологической системы по установленной мощности, который, как и КИТСра5(Т), имеет смысл при отчетности о прохождении режима, рассчитывается по формуле

Этот коэффициент дает более полное представление о «качестве» частично работоспособных состояний, так как учитывает и степень близости фактической рабочей мощности к плановой.

Целевая функция надежности имеет вид

Эквивалентный коэффициент частичного использования технологической системы по рабочей мощности определяется как

а целевая функция надежности имеет вид

Эквивалентный коэффициент использования системы по РСПРМ находится по формуле

Этот коэффициент может быть больше единицы из-за специфического условия определения работоспособного состояния по плановой рабочей мощности:

Коэффициенты использования связаны не с объемом выпуска продукции станцией, а с потенциальной способностью ее производить продукцию, т.е. отражают факторы, на которые мы можем влиять технически (без учета системных ограничений и результатов торгов или балансовых условий). Кроме того, данные коэффициенты отражают требования балансовой надежности, которые предъявляются обычно в терминах рабочей мощности станции.

Рассмотрим в заключение ПН, связанные с отказоустойчивостью. Здесь основной показатель носит наименование критичности отказа (ГОСТ 27.002—89) и характеризуется тяжестью последнего.

Предлагается в качестве меры тяжести отказа (аварии) принять произведение разности между фактической рабочей и плановой рабочей мощностями на фактических временных интервалах отчетного периода на суммарное значение этих интервалов, МВт • ч:

или относительную величину

Стоимостная оценка каждой аварии состоит из двух составляющих:

  • • стоимости восстановления (ремонта) оборудования;
  • • упущенной выгоды за время простоя в аварийном ремонте.

Наибольшую трудность представляет расчет упущенной выгоды, так как

при этом требуется оценка возможной загрузки оборудования в условиях значительной неопределенности.

Как видно из вышеизложенного, система показателей экономической эффективности ТЭС отличается от того, что заложено в системе стандартизации надежности ТС общепромышленного характера. В настоящее время под эффективностью работы электростанций понимается только техникоэкономическая эффективность [46]. Ее также называют «тепловой экономичностью» станции, оборудования или «гопливоиспользованием» [29, 55].

Для целей моделирования и управленческого учета наиболее распространенным показателем является удельный расход условного топлива, полученный методами прямого или обратного баланса с учетом разработанных и утвержденных в установленном порядке энергетических характеристик, которые входят в состав нормативно-технической документации по топливоиспользованию.

Основным документом, регламентирующим в бывшем ОАО «РАО “ЕЭС России”» порядок разработки, экспертизы и утверждения НТД, являлось «Положение о нормировании расхода топлива на электростанциях» (РД 153- 34.0-09.154—99). Методическое обеспечение разработки НТД насчитывало еще более 15 документов. Основополагающим документом являлись «Методические указания по составлению и содержанию энергетических характеристик оборудования тепловых электростанций» (СО 153-34.08.552—95). В настоящее время расчеты по топливоиспользованию в генерирующих компаниях выполняются по корпоративным стандартам, которые в большинстве случаев дублируют документы ОАО «РАО “ЕЭС России”».

Хотя снижение тепловой экономичности оборудования и станции в целом можно рассматривать как частичный отказ в системе определения эффективности по работоспособному и неработоспособному состояниям, исходя из существующих принципов контроля принято, что мониторинг показателей экономической эффективности рассматривается в рамках ERP-системы, а не в системе менеджмента надежности.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы